武開通 丁亞飛

（1甘肅省建設(shè)投資（控股）集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730050；2甘肅第六建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 730046）

0 引言

近年來，基坑支護(hù)類型和施工工藝、基坑開挖設(shè)計(jì)方法的多樣化和信息化、基坑穩(wěn)定性控制和降水及變形監(jiān)測(cè)等有了迅速發(fā)展，使得深基坑工程可靠性更強(qiáng)，且施工成本進(jìn)一步降低，為大型工業(yè)建筑和超高層建筑的基礎(chǔ)施工提供了保障。

本文依托蘭州市某超高層建筑深基坑工程進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工研究。該項(xiàng)目基坑工程是蘭州在建的大型超高層建筑深基坑之一，對(duì)基坑工程的設(shè)計(jì)和施工提出了考驗(yàn)，需結(jié)合支護(hù)結(jié)構(gòu)理論計(jì)算、變形監(jiān)測(cè)和相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，以及該場(chǎng)地的實(shí)際工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，嚴(yán)密論證基坑開挖和支護(hù)及監(jiān)測(cè)方案的可靠性與穩(wěn)定性，并積極考慮對(duì)周邊建筑物和地下管線的影響，確保深基坑工程設(shè)計(jì)符合工程實(shí)際[1]，更加合理和經(jīng)濟(jì)。

1 工程案例

1.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為一商業(yè)住宅綜合體，建筑物高度為245.95m，為超高層建筑。開挖基坑尺寸約為300m×228m不規(guī)則矩形，基坑開挖深度約為16.0m，局部約為18.0m。

1.2 周邊環(huán)境

擬建場(chǎng)地周圍市政設(shè)施齊全，場(chǎng)地較平坦，位于黃河南岸Ⅱ級(jí)階地?；又苓叚h(huán)境如下：基坑北側(cè)為麥積山路，距離基坑邊13.0m；基坑南側(cè)為民主路，距離基坑邊12.0m；基坑西側(cè)為藍(lán)莓酒店及其附屬建筑物，距離基坑邊10.0m；基坑?xùn)|側(cè)為蘭泵小區(qū)及家屬院，31層高層建筑，框架結(jié)構(gòu)，距離基坑邊15.0m；基坑?xùn)|側(cè)為速8酒店，距離基坑邊17.0m，獨(dú)立基礎(chǔ)。

1.3 工程地質(zhì)及水文條件

本次勘察最大揭露深度為26.0m，勘察場(chǎng)地勘探深度范圍內(nèi)地層主要為第四系松散堆積物及第三系砂巖，自上而下依次為①層雜填土、②層卵石、③層砂巖。場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)表

場(chǎng)地地下水類型屬孔隙潛水，主要賦存于第四系卵石層中，勘察期間在鉆孔內(nèi)測(cè)得地下水水位埋深3.2-3.7m，相應(yīng)水位高程1514.22-1514.82m。

2 基坑支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基坑四周距用地界線、已有建筑物及道路距離較小，為保證基坑周邊建筑物、地下管線、道路的安全和正常使用，保證主體地下結(jié)構(gòu)施工安全及施工空間，本工程基坑支護(hù)采用圍護(hù)樁、預(yù)應(yīng)力錨索、基坑面掛網(wǎng)噴射混凝土及降水等綜合措施。

基坑根據(jù)周邊環(huán)境，系統(tǒng)地劃分為四段，支護(hù)方式及參數(shù)如下：

①A-B-C段：長(zhǎng)118m，布設(shè)68 根樁圍護(hù)樁，其中樁徑1200mm、樁間距1800mm、樁長(zhǎng)34.9m共63 根，樁徑1000mm、樁間距1800mm、樁長(zhǎng)22.5m共5 根。冠梁寬度1200mm，高度800mm；基坑布設(shè)6排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索孔徑150mm，長(zhǎng)度15.5～20.5m。

②C-D段：35 根圍護(hù)樁，樁徑1000mm，樁間距1800mm，樁長(zhǎng)22.5m。冠梁寬度1000mm，高度600mm；基坑布設(shè)5 排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索孔徑150mm，長(zhǎng)度18.0～20.0m。

③擬建鍋爐房范圍內(nèi)D-E-F段：支護(hù)結(jié)構(gòu)為樁錨形式，樁徑1200mm，樁身27.0m，樁間距1800mm。冠梁寬度1200mm，高度800mm?；硬荚O(shè)5排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索孔徑150mm，長(zhǎng)度18.0～20.0m。

④F-G-H-I-J-K-L-A段：長(zhǎng)821.52m，支護(hù)結(jié)構(gòu)形式為樁錨支護(hù)。圍護(hù)樁樁徑1000mm，樁間距1800mm，樁深22.5m。樁頂冠梁寬度1000mm，高度600mm?；硬荚O(shè)5排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索孔徑150mm，長(zhǎng)度18.0～20.0m。

其中，系統(tǒng)各組成設(shè)計(jì)參數(shù)及布置方式如下：

鋼筋保護(hù)層厚50mm；鋼筋籠主筋為均勻間距配筋；鋼筋籠主筋為17（23）Φ22HRB400 鋼筋，加強(qiáng)筋為1Φ16＠2000HRB400鋼筋，箍筋為HPB300φ10＠150 螺旋箍，樁身混凝土強(qiáng)度為C30。

樁頂上部冠梁寬1000（1200）mm，高600（800）mm，通長(zhǎng)配置，冠梁配筋為Φ22HRB鋼筋，箍筋為φ10@200HPB300鋼筋，冠梁混凝土強(qiáng)度為C30。

基坑邊壁布設(shè)鋼筋網(wǎng)片φ6.5@250×250(或鋼板網(wǎng))，采用膨脹螺絲固定在圍護(hù)樁上，噴射C20細(xì)石混凝土厚度為80mm。

基坑上部3排槽鋼為2*22a槽鋼，下部2～3排預(yù)應(yīng)力錨索錨具采用雙向支座，預(yù)應(yīng)力錨索為4s15.24鋼絞線，成孔直徑150mm，傾角15°，孔內(nèi)注M30水泥漿，預(yù)應(yīng)力錨索鎖定值200～150kN。

降水井成孔550～600mm，井間距13.0m，井深22.5m，井管規(guī)格360mm，底部2.5m為沉沙管，其上7.5m為濾水管，其余為實(shí)管。排水管管徑160mm，布置三級(jí)沉淀池預(yù)估3個(gè)，依工程需要增減。

基坑底部周邊開挖排水溝，截面尺寸為300mm×300mm，縱向每50.0m距離設(shè)置1口集水井，集水井尺寸為700mm×700mm×700mm，可依現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際空間規(guī)定排水溝尺寸。

本基坑開口面積較大，基坑下口部位處在強(qiáng)風(fēng)化砂巖層，該層局部含有裂隙水，根據(jù)土方開挖情況設(shè)置真空泵數(shù)量，抽取裂隙水。

3 深基坑施工工藝及要點(diǎn)

3.1 支護(hù)排樁施工

支護(hù)排樁采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成孔，工藝流程如圖1。

圖1 排樁施工工藝流程

1）鉆機(jī)在樁位復(fù)核無誤后就位，移動(dòng)時(shí)要看清四周情況，及時(shí)排除不穩(wěn)定因素。

2）檢查定位情況，就位時(shí)鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位，調(diào)平機(jī)身以保證樁垂直度。用水平尺校正基座水平，動(dòng)力頭、攪拌頭、樁位線三點(diǎn)一線，確認(rèn)無誤后開始作業(yè)[2]。

3）成孔

①鉆機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行組裝。

②就位鉆機(jī)，按設(shè)計(jì)樁位放置樁尖，鉆機(jī)須保持水平、穩(wěn)固，調(diào)整鉆機(jī)與地面垂直度，確保偏差不大于0.3%。

③鉆進(jìn)到預(yù)定標(biāo)高，停鉆。

④鋼筋混凝土支護(hù)樁鉆孔：調(diào)直機(jī)架挺桿，對(duì)好樁位，運(yùn)用階梯鉆頭成孔，達(dá)到控制深度后停鉆、提鉆[3]。

3.2 水下混凝土灌注

本工程成孔采用泥漿護(hù)壁旋挖鉆進(jìn)方式，澆筑混凝土?xí)r須采用水下灌注混凝土施工工藝。工藝如圖2所示。

圖2 水下澆筑混凝土施工工藝

1）混凝土采用商品混凝土，灌注前應(yīng)檢查混凝土的坍落度、和易性，確保符合設(shè)計(jì)要求?；炷劣晒捃囘\(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后直接進(jìn)行灌注。為確保灌注順利進(jìn)行，混凝土灌注前需準(zhǔn)確計(jì)算首批混凝土方量（1.0m直徑樁首批混凝土方量為1.0m3）。

2）導(dǎo)管安裝：灌注混凝土?xí)r，每車混凝土灌注完成或預(yù)計(jì)拔導(dǎo)管前，量測(cè)孔內(nèi)混凝土面位置，以便及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深，導(dǎo)管下口至孔底距離以300～500mm為宜[4]。封底時(shí)導(dǎo)管埋入混凝土中的深度不得小于1.0m。

3）灌注連續(xù)進(jìn)行，盡可能縮短拆除導(dǎo)管的間隔時(shí)間。

4）經(jīng)常保持孔內(nèi)水頭，防止塌孔，并探測(cè)孔內(nèi)混凝土位置，調(diào)整導(dǎo)管埋深[5]。

5）核對(duì)混凝土灌入數(shù)量，以確定所測(cè)混凝土的灌注高度是否正確[6]。灌注完的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高高，高出部分在混凝土強(qiáng)度達(dá)到50%以上后鑿除，鑿除時(shí)防止損毀樁身。

6）水下混凝土施工質(zhì)量應(yīng)符合表2規(guī)定。

表2 水下混凝土灌注施工質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)

3.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工

1）錨索孔徑150mm，采用跟管鉆機(jī)鉆孔而成，孔內(nèi)直接放入加工好的錨索，拔出套管隨后注漿而成。

2）錨索自由無粘結(jié)，自由錨索表面涂抹黃油并包裹塑料波紋管，波紋管兩端由膠帶纏繞封閉。錨固為有粘結(jié)。沿桿體軸線方向隔2.0m設(shè)置一個(gè)隔離塑料支架，兩個(gè)隔離支架之間用10號(hào)鐵絲設(shè)置緊固環(huán)。

3）穿入錨索時(shí)盡可能少地抽動(dòng)錨索，送入孔道的力度應(yīng)均勻[7]。錨索前端設(shè)置導(dǎo)向帽，導(dǎo)向帽長(zhǎng)度150mm，前端為尖錐形狀，錨索插入導(dǎo)向帽內(nèi)，點(diǎn)焊固定連接。

4）錨索注漿采用一次注漿，插入錨索拉桿時(shí)應(yīng)將灌漿管管頭密封，在錨固范圍內(nèi)間距1.0～1.5m加工出漿孔，用膠帶蓋住開孔處，注漿管孔徑≥25mm，與拉桿同時(shí)插入孔。桿體插入孔內(nèi)≥錨索長(zhǎng)度的95%。

5）灌漿材料采用M30純水泥漿。水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.5～0.55，為防止泌水、干縮，可摻加5%的混凝土微膨脹劑。

6）錨索注漿管內(nèi)端距孔底0.5m，注漿時(shí)采用底端注漿形式。注漿管口埋入漿液面以下，在水泥漿液溢出后停止注漿。

7）錨索錨頭由型鋼腰梁、承壓鋼墊板及夾片錨具組成，部分腰梁采用2根22a槽鋼組合成“工”字型，承壓鋼墊板用Q235鋼板加工而成，厚度10mm，鎖定后與腰梁焊接連接。錨具采用NVM15夾片錨具。雙向支座或單樁雙錨采用特制錨具施工。

8）錨筋穿過2根槽鋼腹板之間的縫隙，由張拉設(shè)備張拉鎖定后，將錨索與錨具鎖定。腰梁應(yīng)緊靠樁身，有間隙時(shí)可用鋼片楔緊或混凝土填筑密實(shí)。

3.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

主要對(duì)基坑坡體的水平位移及基坑頂部的豎向位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移和豎向位移監(jiān)測(cè)布設(shè)8點(diǎn)，編號(hào)P1～P8。布點(diǎn)間距30m，且基坑每條邊不少于3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，水平位移與垂直監(jiān)測(cè)點(diǎn)使用同一點(diǎn)。

4 結(jié)語

本文結(jié)合工程案例對(duì)強(qiáng)風(fēng)化砂巖層深基坑設(shè)計(jì)及施工進(jìn)行研究分析。實(shí)踐證明，在該強(qiáng)風(fēng)化砂巖層深基坑設(shè)計(jì)采用支護(hù)樁、預(yù)應(yīng)力錨索、基坑面掛網(wǎng)噴射混凝土及降水等綜合措施予以支護(hù)，效果較好?；訕俄斔轿灰啤⑸顚铀轿灰?、錨索軸力與地表沉降值均在安全控制范圍內(nèi)，說明該基坑樁錨支護(hù)體系設(shè)計(jì)方案合理可靠，施工方法科學(xué)安全，工程質(zhì)量合格。